第一章概論-光接收機(jī)(已修改)
2025-05-22 16:29 本頁面
【正文】 第七章 光接收機(jī) 光 接 收 機(jī) 光接收機(jī)的誤碼源 光接收機(jī)的靈敏度 光 接 收 機(jī) 光接收機(jī)作用是將光纖傳輸后的幅度被衰減、波形產(chǎn)生畸變的、微弱的光信號變換為電信號，并對電信號進(jìn)行放大、整形、再生后，再生成與發(fā)送端相同的電信號，輸入到電接收端機(jī)，并且用自動(dòng)增益控制電路（ AGC）保證穩(wěn)定的輸出。 光接收機(jī)中的關(guān)鍵器件是半導(dǎo)體光檢測器，它和接收機(jī)中的前置放大器合稱光接收機(jī)前端。前端性能是決定光接收機(jī)的主要因素。 直接強(qiáng)度調(diào)制 、 直接檢測方式的數(shù)字光接收機(jī)方框圖見圖。 主要包括： 光檢測器 、 前置放大器 、 主放大器 、 均衡器 、時(shí)鐘提取電路 、 取樣判決器 以及 自動(dòng)增益控制 (AGC)電路 。 光檢測器 偏壓控制 前置放大器 AGC 電路 均衡器 判決器 時(shí)鐘 提取 再生碼流 主放大器 光信號 圖 數(shù)字光接收機(jī)方框圖 前端 線性通道 時(shí)鐘提取 數(shù)據(jù)再生 光接收機(jī)的前端 前端：由光電二極管和前置放大器組成 作用：將耦合入光電檢測器的光信號轉(zhuǎn)換為時(shí)變光生電流， 然后進(jìn)行預(yù)放大 (電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換 )，以便 后級作進(jìn)一步處理。前端是光接收機(jī)的核心 要求：低噪聲、高靈敏度、足夠的帶寬 光 檢 測 器偏 壓 控 制 前 置 放 大 器 光 信 號光檢測器的選擇：要視具體應(yīng)用場合而定。 A. pin光電二極管具有良好的光電轉(zhuǎn)換線性度，不需要高的工作電壓，響應(yīng)速度快。 B. APD最大的優(yōu)點(diǎn)是它具有載流子倍增效應(yīng)，一般來說其探測靈敏度特別高，但需要較高的偏置電壓和溫度補(bǔ)償電路。 從簡化接收機(jī)電路考慮，一般情況下多喜歡采用 pin光電 二極管作光探測器。 EDFA + pin同樣可以帶來高靈敏度。 前置放大器 ? 對前置放大器要求是較低的噪聲、較寬的帶寬和較高的增益。其主要作用是保持探測的電信號不失真地放大和保證噪聲最小，一般采用場效應(yīng)晶體管 (FET)。 ? 前置放大器的的類型目前有 3種：低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器和跨阻抗前置放大器（或跨導(dǎo)前置放大器）。 器件的選擇 光接收機(jī)的線性通道 對主放輸出的失真數(shù)字脈沖進(jìn)行整形和補(bǔ)償，使之成為有利于判決的碼間干擾最小的升余弦波形 根據(jù)輸入信號 (平均值 ) 大小自動(dòng)調(diào)整放大器增益，使輸出信號保持恒定。用以擴(kuò)大接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。 提供高的增益，放大到適合于判決電路的電平 A G C電 路 均 衡 器 主 放 大 器主放大器 ? 主放大器一般是多級放大器，它的功能主要是提供足夠高的增益，把來自前置放大器的輸出信號放大到判決電路所需的信號電平。 ? 自動(dòng)增益控制（ AGC）就是用反饋環(huán)路來控制主放大器的增益。作用是增加了光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，使光接收機(jī)的輸出保持恒定。 ? 主放大器和 AGC決定著光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍 。 判決再生與時(shí)鐘提取 任務(wù)： 把線性通道輸出的升余弦波形恢復(fù)成數(shù)字信號 為確定是‘ 1’或是‘ 0’，需要對某時(shí)隙的碼元作出判決。若判決結(jié)果為‘ 1’，則由再生電路產(chǎn)生一個(gè)矩形‘ 1’脈沖；若判決結(jié)果為‘ 0’，則由再生電路重新輸入一個(gè)‘ 0’。 為了精確地確定“判決時(shí)刻”，需要從信號碼流中提取準(zhǔn)確的時(shí)鐘信息作為標(biāo)定，以保證與發(fā)送端一致 判 決 器 時(shí) 鐘提 取 再 生 碼 流通過光數(shù)據(jù)鏈路的信號路徑 光電集成接收機(jī) 圖 ， 很容易用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路 (IC)技術(shù)將它們集成在同一芯片上 。 不論是硅
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